החשיבות של כוח יעילות ב- Bluetooth Wearables

ללבוש מודרני כגון מעקבי כושר, שעונים חכמים, ותיקונים רפואיים מסתמכים על Bluetooth עבור חילופי נתונים חלקה.האתגר נמצא באיזון קישוריות עם חיי סוללה, שכן משתמשים מצפים שהמכשירים יהיו בימים או שבועות האחרונים בין חיובים. Bluetooth Low Energy (BLE) מתייחס לכך על ידי הצגת מספר מצבי כוח נמוך ותכונות מתקדמות ניהול חשמל.

Bluetooth Low Energy (BLE) אדריכלות וקרנות כוח

BLE פועלת ב-2.4 GHz ISM הלהקה ומשתמשת 40 ערוצים (3 ערוצי פרסום, 37 ערוצי נתונים) הפרוטוקול תוכנן סביב התפרצויות קצרות של פעילות ואחריו תקופות ארוכות של idle. פרמטרים המשפיעים על צריכת חשמל כוללים מרווח פרסום, מרווח חיבור, שקיפות עבדים, ו-Timeout פיקוח.הסטנדרט מגדיר תפקידים מרובים - היקפיים (ply the Wearable) ומרכזי (g, כל פרופיל סמארטפונים).

מצב פרסום

במצב פרסום, מכשיר היקפי שולח מעת לעת חבילות קטנות על אחד או יותר של שלושת ערוצי הפרסום. המרווח בין פרסומות (advinterval) טווחים מ -20 מ"מ עד 10.24 s, עם ברירת מחדל של 1.28 s. מרווח קצר יותר מאפשר גילוי מהיר יותר אבל עלייה של צריכת חשמל.רבים לובשים שימוש במצב פרסום מורחב ב BLE+ כדי לשלוח עומסים גדולים יותר תוך שמירה על מחזור נמוך ביותר של סוללה.

מצב סורק ואינטואיזציה

מכשירים מרכזיים (כמו טלפונים חכמים) יכולים להפעיל שגרת סריקה כדי להקשיב לפרסומות.שני מצבים קיימים: סריקה פסיבית (listen רק) וסריקה פעילה (לבקש נתונים נוספים של היקפים) Active סריקה משתמשת יותר כוח אבל יכול לפתור כתובות המכשיר.עבור לבישים כי צריך להיות גילה במהירות, יצרנים לעתים קרובות לשלב פרסום מכוונת (בתוספת למרכז ספציפי) עם מרווח קצר יותר במהלך הצמד, ולאחר מכן כדי לחזור לרווחה ארוכה עבור מרווחת זמן למחזור מחדש.

מצב מחובר: יחסי קשר ועבדים

לאחר מחובר, הפריפריה ומרכזית מסכימים על מרווח חיבור (7.5 מ' ל-4 s) ההתעוררות ההיקפית רק בתחילת כל מרווח כדי לקבל נתונים מהמרכז.אם אין נתונים, זה חוזר לישון. עצלות העבדים מאפשרת לפריפריה לדלג עד מספר מוגדר של אירועים, צמצום כוח נוסף.

מצבי שינה ושינה עמוקה

צ'יפס BLE מציעים מספר מצבי שינה: מצב של שינה (low-power Sleep with timer), שינה עמוקה (החזרה של RAM, זרם נמוך מאוד), והפסקת (וייק באמצעות אירוע חיצוני) מעברי קושחה נוחים בין מדינות אלה בהתבסס על צרכי יישום. a Fitness tracker עשוי להישאר בשינה עמוקה בין לילה, להתעורר דרך accelerometer, ואז להיכנס לפרסום קצר עם נתונים בטלפון החכם בבוקר.

תכונות אפשריות ל- Extended Battery Life

הרחבה של Data Longארכה (DLE)

מוצג ב BLE 4.2, DLE מאפשר חבילות של עד 251 ע"י טיס במקום 27 הילוכים מקוריים. ⁇ פחות פעילות רדיו.לדוגמה, שליחת 100 ע"י ע"י נתוני חיישן יכולה לעשות זאת בחבילה אחת במקום ארבע, צמצום זמן אוויר וצריכת אנרגיה.

2M PHY ו- Coded PHY

BLE 5.0 הציגה שלושה שכבות פיזיות: 1M (לגיטי), 2M (מהירות כפולה), וקודד PHY (טווח ארוך יותר ב 125 kbps או 500 kbps) 2M PHY מקטין את זמן השידור במחצית עבור אותה כמות של נתונים, הורדת הצריכה הנוכחית. PHY עולה טווח אבל משתמשת יותר אנרגיה ל bit; עבור מגוון ארוך יותר (למשל, מספר סוללת אחסון הוא בדרך כלל מתאים עבור מספר).

Whitelist ו-Shineing

באמצעות רשימה של מכשירים מרכזיים מאושרים (רשימה של מכשירים מרכזיים) מאפשר פריפריה להגיב רק למכשירים ידועים.זה מקטין את המשקפיים מיותרים לחסוך כוח.

חיבורים מאובטחים

בעוד הצפנה מוסיפה מעל הראש, BLE Secure Connections משתמשת אלliptic Curve Diffie-Hellman (ECDH) כדי לנהל משא ומתן על מפתחות, אשר מפחית את מספר חבילות הזנות בהשוואה לצמד מורשת.

המונחים: system

לאחר חיבור ראשוני, הפריפריה יכולה לבקש מרווח חיבור ארוך יותר, עצלות עבדים גבוהה יותר, או שניהם. זה מאפשר לחבוש להתאים את פרופיל הכוח שלו בהתבסס על פעילות.לדוגמה, במהלך אימון, זה עשוי להשתמש מרווח קצר עבור נתונים בזמן אמת; כאשר idle, זה עשוי לבקש מרווח רגוע כדי להציל סוללה.

אסטרטגיות אופטימיזציה של כוח אמיתי עבור מפתחים

אופטימיזציה של מחזור הפרסום

עבור עונד שצריך לגלות רק כאשר המשתמש מזין את המסך או לוחץ על כפתור, השתמש ב-FLT:0 מוגבל התגלות מודל 1 (למשל, 30 מ"מ) למשך כמה שניות, ואז לחזור ל-FLT:2 ללא גילויים של פרסום 3 או ארוך טווח (למשל, 30 מ"מ) לשימוש בפילטרים לבנים תמיד).

בחירת פרדוקס הקשר הנכון

הגדר את מרווח החיבור גבוה ככל שהעקבות של היישום מאפשרת.עבור חיישנים בריאות כמו צגים בקצב הלב (HRM), מרווח חיבור של 500 מ' ל 1000 מ's הוא טיפוסי, עם עצלות של 3-5. זה מניב בדיקה בכל 2-5 שניות, אשר מקובל על נתוני HRM. עבור זרימה רציפה רציפה רציפה (למשל, ECG), מרווח קצר יותר עשוי להיות בלתי נמנע, אבל יכול להיות ספירה של DLE יכול להפחית את החבילה.

צמצום העברת נתונים

רק לשלוח נתונים כאשר זה משתנה (למרות מוכוון) ולא במרווחים קבועים. השתמש ב-FLT:0Write CommandFillos 1 (לא הכרה) במקום לכתוב בקשה כאשר אמינות אינה קריטית.

שימוש במצבי שינה ביעילות

(ב) ,למלא מכונה בעלת שלוש מדינות:0.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.

« BLE 5.x הרחבות

השתמש ב-FLT:0 (extended PublishingFLT:1hil) כדי לשלוח עד 255 בחבילה פרסום יחיד, המאפשר פרסום תקופתי ללא קשר מלא.זה יכול להיות שימושי עבור לבישים דמויי מגדלור אשר לעתים לשדר מעמד (למשל, רמת סוללה) למרכז.

השפעה על חוויית המשתמש והמכשיר Longevity

משתמשים מצפים כי ללבושים להימשך לפחות יום (צופים חכמים) עד שבועות (להקות כושר פשוטות) אופטימיזציה כוחית לקויה משפיעה ישירות על זה.לדוגמה, סדרת Apple Watch 9 משתמשת בערימה BLE אישית המאמת את מרווחי החיבור המבוססים על השימוש; זה יכול להשיג את כל היום סוללה עם שימוש מתון.

ביקורת: Responsiveness vs. Battery Life

מרווחי חיבור קצרים יותר משפרים את תגובת המשתמש (למשל, הודעות מהירות יותר) אבל מגבירים את כוח המשיכה.מערכות ההפעלה Smartwatch לעתים קרובות לחשוף "מצב כוח נמוך" אשר מגביר את מרווח החיבור ומפחית את בהירות המסך.מפתחים צריכים לספק פרופילים כוחיים תצורה - ביצועים, מאוזנים, והצלת כוח - כך שמשתמשים יכולים לבחור בהתבסס על הצרכים היומיומיים שלהם.

התייחסות חיצונית לקריאה נוספת

  • (FLT:0) Bluetooth Core Specification 5.4FirveLT:1) - תיעוד רשמי על PHY, מרווחי חיבור ו מצבי חשמל.
  • (ב) ,0)Nordic Semiconductor: אופטימיזציה של צריכת חשמל במכשירי Bluetooth LEFIR 1LT - מדריך מעשי עם נתוני הצריכה הנוכחיים.
  • (ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) [15] ,0.19.17.17.17.0.17.D.IQ: BLE Basics and Power Conחיזוי אופטימיזציה של כוח רצון האדם 1 - מאמר המכסה מצבי פרסום ופרמטרי חיבור.

מסקנה

מצבי הכוח הנמוכים של Bluetooth - החל מפרסום המרווחים ועד לפרמטרים חיבור ותכונות BLE 5.x מתקדמות - off a Toolkit for wideing Life in Wearables. על ידי בחירת פרמטרים, מינוף DLE ו-PHY אפשרויות, וליישם מצבי שינה אינטליגנטיים, יצרנים יכולים להשיג ימים או שבועות של פעולה על תאים קטנים או סוללות ליתיום קומפקטי גדל.